灵敏电流计内阻及灵敏度的测量

1R 2R 1S 2S G 电学实验：电表改装，电源电动势和内阻的测量，电阻的测量方法电表的改装: 微安表改装成各种表，关健在于原理(1)灵敏电流表（也叫灵敏电流计）：符号为G ，用来测量微弱电流，电压的有无和方向．其主要参数有三个： 首先要知：微安表的内阻R g 、满偏电流I g 、满偏电压U g 。

满偏电流I g 即灵敏电流表指针偏转到最大刻度时的电流,也叫灵敏电流表的电流量程．满偏电压U g 灵敏电流表通过满偏电流时加在表两端的电压．以上三个参数的关系U g = I g R g ．其中I g 和U g 均很小，所以只能用来测量微弱的电流或电压．采用半偏法先测出表的内阻；最后要对改装表进行较对。

(2) 半值分流法（也叫半偏法）测电流表的内阻，其原理是：当S 1闭合、S 2打开时：E R r I gg =+)(1 当S 2再闭合时：E U U R G =+2,E R R r I I r I g g g g g =⨯⋅++⋅12)221(21 联立以上两式，消去E 可得：211122R R r R r R I g g g ⋅++=+ 得：2121R R R R r g -= 可见：当R 1>>R 2时， 有：2R r g =(3)电流表：符号A ，用来测量电路中的电流，并联电阻分流原理．如图所示为电流表的内部电路图， 设电流表量程为I,扩大量程的倍数n=I/I g ，由并联电路的特点得：g g g gg g g R 1-n 1R I -I I R )R I -I (R I ==⇒= (n 为量程的扩大倍数) 内阻g g A g RR R r R R n ==+,由这两式子可知，电流表量程越大，R g 越小，其内阻也越小.(4)电压表：符号V ，用来测量电路中两点之间的电压． 串联电阻分压原理 如图所示是电压表内部电路图． 设电压表的量程为U ，扩大量程的倍数为n=U/U g ，由串联电路的特点，得：g g g g g g g 1)R -(n 11u u R )u u -u (R R u -u R u =-==⇒= (n 为量程的扩大倍数)电压表内阻V g g r R R nR =+=,由这两个式子可知，电压表量程越大，分压电阻就越大，其内阻也越大．(5)改为欧姆表的原理 两表笔短接后,调节R o 使电表指针满偏，得 I g ＝E/(r+R g +R o ) 接入被测电阻R x 后通过电表的电流为 I x ＝E/(r+R g +R o +R x )＝E/(R 中+R x )由于I x 与R x 对应，因此可指示被测电阻大小(6) 非理想电表对电路的影响不能忽略，解题时应把它们看作是能显示出本身电压或电流的电阻器. ①用电压表测得的电压实际上是被测电路与电压表并联后两端的电压，由于电压表内阻不可能无限大， 因此测得的电压总比被测电路两端的实际电压小，表的内阻越大，表的示数越接近于实际电压值. ②用电流表测得的电流，实质上是被测量的支路(或干路)串联一个电阻(即电流表内阻)后的电流. 因此，电流表内阻越小，表的示数越接近于真实值.测电动势和内阻(1)直接法：外电路断开时，用电压表测得的电压U 为电动势E ;U=E (2)通用方法：A V 法测要考虑表本身的电阻,有内外接法；①单一组数据计算，误差较大②应该测出多组(u ，I)值，最后算出平均值③作图法处理数据，(u ，I)值列表，在u --I 图中描点，最后由u --I 图线求出较精确的E 和r 。

竭诚为您提供优质文档/双击可除灵敏电流计的研究实验报告篇一：实验十三灵敏电流计特性的研究实验十三灵敏电流计特性的研究【实验目的】1．了解灵敏电流计的基本结构和工作原理。

2．掌握测量灵敏电流计内阻和灵敏度的方法。

3．学会正确使用灵敏电流计。

【实验仪器】灵敏电流计，直流稳压电源，滑线变阻器，电阻箱，标准电阻，直流电压表等。

【实验原理】灵敏电流计是一种重要的电学测量仪器，它的灵敏度很高，用来检测闭合回路中的微弱电流（约10—10A）或微弱电压（约10—10V），如光电流、生理电流、温差电动势等，更常用作检流计，如作为电桥、电位差计中的示零器。

常见的有指针式、壁架式和光点式等。

本实验研究的是光点式灵敏电流计。

1．光点式灵敏电流计的基本结构和工作原理光点式灵敏电流计的结构如图2.13.1所示。

在永久磁铁之间有一圆柱形软铁芯，使空隙中-6-10-3-6图2.13.1检流计光路图的磁场呈辐射状分布。

用张丝将一多匝矩形线圈垂直悬挂于空隙中，在线圈下端装置了一平面小镜。

从光源发出的一束定向聚焦光首先投射在小镜上，反射后射到凸面镜上，再反射到长条平面镜上，最后反射到弧形标度尺上，形成一个中间有一条黑色准丝像的方形光斑。

当有微弱电流通过线圈时，此线圈（及小镜）在电磁力矩作用下以张丝为轴而偏转，于是小镜的反射光也改变方向。

这个反射光起了电流计指针的作用。

由于这种装置没有轴承，消除了难以避免的机械摩擦；又由于发射光线多次来回反射，增加了“光指针”的长度，使在同样转角下，“光指针针尖”（光斑）所扫过的弧长增加，所以这种电流计的灵敏度得到大大提高。

由此可知，光点式灵敏电流计是磁电式电表的一种。

因此，通过电流计线圈的电流Ig与线圈的偏角θ成正比，由图2.13.2可知，线圈（及小镜）的偏转角θ又与光斑的位移d成正比，所以，通过线圈的电流Ig与光斑的位移d成正比。

即Ig=Kd（2.13.1）式中的比例系数K称为电流计常数，单位是安培／毫米，也就是光斑偏转1毫米所对应的电流值，它的倒数：si?1d?（2.13.2）KIg称为电流计的电流灵敏度，显然，si越大（K越小），电流计就越灵敏。

实验五、灵敏电流计特性的研究灵敏电流计是一种用途十分广泛的高灵敏度的直读式磁电式仪表。

它常常用来测量微弱电流(10510~10--A)，如生理电流、光电流等。

还可用它来测量微弱电压（6510~10--V ），如温差电动势等。

正因为灵敏电流计有较高的灵敏度，所以常用它做为电桥和电位差计中的平衡指示仪（也称检流计）。

灵敏电流计在获得高灵敏度的同时，伴随带来了如何控制电流计指示迅速稳定和迅速回零的问题，因此，有必要了解灵敏电流计线圈在磁场中的运动特性，最佳工作状态，以及它的内阻和灵敏度等。

灵敏电流计的种类较多，现以常用的直流复射式检流计（AC15型）为例，了解灵敏电流计的基本构造、工作原理、主要参数的测定及正确使用方法。

实验目的（1） 了解灵敏电流计的构造和工作原理。

（2） 并观察在过阻尼、欠阻尼及临界阻尼下的三种运动状态。

（3） 掌握测定灵敏电流计内阻和灵敏度的方法。

（4） 学习正确使用灵敏电流计的方法。

仪器和用具AC15型直流复射式灵敏电流计、ZX21直流电阻箱（2个）、DM －V 9数字电压表、BZ3标准电阻器（1Ω）、WYT －10直流电源、BX －7型滑线变阻器（0~100Ω）、双刀双掷开关(1个) 、单刀双掷开关（2个）、秒表（1块），fx-3600p 计算器。

实验原理一、 灵敏电流计的构造原理灵敏电流计的构造如（图1）所示。

它由一个多匝线圈和永久磁铁组成，线圈用上下两根很细且有弹性的金属丝（扁铍青铜丝），铅直悬挂在永久磁铁与圆柱形软铁所形成的匀强磁场的空隙中。

线圈可以以金属丝为轴转动，上下两根金属丝分别为线圈两端电流引入线，由于用金属丝代替了变通磁电式仪表线框上的转动轴和轴承，减少了摩擦，从而大大提高了灵敏电流计的灵敏度。

在灵敏电流计中，线圈通电转动的角度不用指针来指示，而采用光学放大的方法来指示，如（图2）所示，在线圈上端的金属丝装置了一个小平面镜M ，由光源S 向这小镜M 射来一束定向的聚焦平行光。

实验七灵敏电流计特性的研究实验七灵敏电流计特性的研究一、实验目的1.了解灵敏电流计的基本结构和基本原理,学习其使用方法。

2.测定灵敏电流计的电流常量、内阻和外临界电阻，掌握控制其工作状态的方法。

二、实验原理1、灵敏电流计的基本结构灵敏电流计是一种高灵敏度的测量仪表，它的基本结构如图30-1所示。

在永久磁铁、极之间，安置一个柱形软铁芯，使磁极与软磁芯之间产生均匀的径向磁场，矩形线圈用一根金属悬丝悬挂起来，该金属悬丝不仅作为线圈电流的进出引线，还作为线圈旋转的转轴。

当线圈通有电流时，线圈在磁场中受到磁力矩而发生偏转，同时悬丝被扭转而产生反方向的弹性扭力矩。

在偏转角为时，磁力矩和弹性扭力矩相等，线圈就达到平衡。

在悬丝上粘附一面小圆镜，它把光源射来的光反射到一个弧形标尺上，并形成一光标，如图30-2所示。

设当没有电流通过线圈时，反射光的光标位于弧形标尺的“0”点上。

当有电流通过线圈时，光标指在标尺刻度上。

可以证明，电流的大小与光标偏转的长度成正比，即（30-1）式中比例常量称为灵敏电流计的电流常量，它在数值上等于光标移动一个单位长度时所通过的电流。

在国际单位中，其单位为安[培]每毫米，记为。

电流常量的倒数称为灵敏电流计的灵敏度,记为。

显然灵敏度愈大，灵敏电流计就愈灵敏。

2、线圈运动的阻尼特性在使用灵敏电流计时，我们常会看到，当通过灵敏电流计的电流发生变化时，光标会摆动很久才逐渐地停在新的平衡位置上，这时读数很费时间。

一般指针式电表由于内部装有磁阻尼线圈，通电后指针很快摆到平衡位置上，而不来回摆动。

灵敏电流计却不可以用这种方法，它的阻尼问题需要借助于外电路来解决，因此需要研究灵敏电流计线圈运动的阻尼问题。

根据电磁感应定律，线圈在磁场中运动，由于切割磁力线而产生感应电动势，相应的感应电流与磁场相互作用而产生阻止线圈运动的电磁阻尼力矩，它的大小与回路的总电阻（电流计内阻与外电阻之和）成反比，即（30-2）由上式可见，通过调节外电路电阻的大小，就可控制阻尼力矩的大小，从而控制线圈的运动状态。

【实验名称】 灵敏电流计内阻和灵敏度的测量【实验目的】1．了解灵敏电流计的结构及工作原理。

2．观察灵敏电流计在欠阻尼、过阻尼及临界阻尼条件下的三种运动状态。

3．掌握测定灵敏电流计内阻和灵敏度的方法。

【实验仪器】 灵敏电流计、直流稳压电源、直流电压表、标准电阻、直流电阻箱、停表、单双刀开关。

【实验原理】1．灵敏电流计的工作原理当线圈中通有电流I S 时，由于气隙磁场的作用而产生的电磁力矩推动线圈偏转。

线圈在偏转过程中，支承它的张丝发生扭曲变形，同时产生与电磁力矩方向相反的弹性回复力矩，该力矩与线圈偏转角成正比。

当这两个力矩大小相等时，线圈不再偏转而处于平衡位置a 0，此时有：NSBI g = D α0，式中N 为线圈的匝数，S 为线圈的面积，B 为线圈所在气隙处的磁感应强度，D 为张丝的扭转系数，这几个量均为灵敏电流计的固有参数。

变换式（31-1）可得：s i g I S I D NSB ==0α。

其中，DNSB S i 定义为电流计的电流灵敏度，其倒数i i S K 1=称为电流计常量。

2、灵敏电流计的内阻和电流灵敏度的测定灵敏电流计的内阻和灵敏度是电流计的两个重要参数，通过测量获取这两个参数的数值对于电流计的正确选用具有实际意义。

测量线路如图31-3所示。

由于灵敏电流计允许通过的电流，很小，所以采用了二级分压线路。

下面推导测量公式。

由图31-3可知，标准电阻R s 两端的电压U s 为：)(2g g s s s R R I R I U +==或：g s g s I R R R I +=2又：g g I R R R R V Is -++=)//(221其中，I s 和I g 分别为流过R s 和电流计的电流，V 是电压表的示值。

考虑到R s 的值相对R 1很小，所以式（31-6）可近似为：g s I R V I -=1，即：V R a S R R R R i s g s 102)(++-=。

或写成 bV a R +=2其中，10),(R a S R b R R a i s g s =+-=。

实验十一灵敏电流计特性的研究灵敏电流计是一种灵敏度很高的磁电式电流表，常用作检流计，如作为电桥、电位差计中的示零器，用来检测闭合回路中的微弱电流（约10－6—10－10A）或微弱电压（约10－3—10－6V），如光电流、生理电流、温差电动势等。

它分指针式和光点反射式两种，光点反射式的电流灵敏度高于指针式电流计。

本实验研究的是光点反射式灵敏电流计。

1、教学目标（1）了解灵敏电流计的基本结构和工作原理；（2）掌握测量电流计内阻和灵敏度的方法。

（3）学习正确使用灵敏电流计。

2、教学重点、难点（1）灵敏电流计的基本结构和工作原理；（2）测量电流计内阻和灵敏度的设计意图和接线；（3）线圈的阻尼运动规律，并观察过阻尼、欠阻尼及临界阻尼下的三种运动状态。

3、实验室提供的仪器和用具直流复射式检流计（AC15/4型）；直流电阻箱2个（ZX21型；直流电压表（0.5级，0~15，3，7.5, 15V）；标准电阻器（0.1级，1Ω）；双路直流电源（YB1713型）；秒表；变阻器（1.9k，0.3A）；双刀双掷开关；单刀双掷开关；单刀开关（单刀单掷，用做检流计阻尼开关）；14-16根导线。

4、实验原理讲解概要教材p 114-1214.1 光点反射式灵敏电流计的基本构造与主要参数问题1灵敏电流计为什么“灵敏”光点式灵敏电流计的结构如图1所示。

在永久磁铁之间有一圆柱形软铁芯，使空隙中的磁场呈辐射状分布。

用张丝将一多匝矩形线圈垂直悬挂于空隙中，在线圈下端装置了一平面小镜。

从光源发出的一束定向聚焦光首先投射在小镜上，反射后射到凸面镜上，再反射到长条平面镜上，最后反射到弧形标度尺上，形成一个中间有一条黑色准丝像的方形光斑。

当有微弱电流通过线圈时，此线圈（及小镜）在电磁力矩作用下以张丝为轴而偏转，于是小镜的反射光也改变方向。

这个反射光起了电流计指针的作用。

由于这种装置没有轴承，消除了难以避免的机械摩擦；又由于发射光线多次来回反射，增加了“光指针”的长度，使在同样转角下，“光指针针尖”（光斑）所扫过的弧长增加，所以这种电流计的灵敏度得到大大提高。

实验十一灵敏电流计特性的研究灵敏电流计是一种灵敏度很高的磁电式电流表，常用作检流计，如作为电桥、电位差计中的示零器，用来检测闭合回路中的微弱电流（约10－6—10－10A）或微弱电压（约10－3—10－6V），如光电流、生理电流、温差电动势等。

它分指针式和光点反射式两种，光点反射式的电流灵敏度高于指针式电流计。

本实验研究的是光点反射式灵敏电流计。

1、教学目标（1）了解灵敏电流计的基本结构和工作原理；（2）掌握测量电流计内阻和灵敏度的方法。

（3）学习正确使用灵敏电流计。

2、教学重点、难点（1）灵敏电流计的基本结构和工作原理；（2）测量电流计内阻和灵敏度的设计意图和接线；（3）线圈的阻尼运动规律，并观察过阻尼、欠阻尼及临界阻尼下的三种运动状态。

3、实验室提供的仪器和用具直流复射式检流计（AC15/4型）；直流电阻箱2个（ZX21型；直流电压表（0.5级，0~15，3，7.5, 15V）；标准电阻器（0.1级，1Ω）；双路直流电源（YB1713型）；秒表；变阻器（1.9k，0.3A）；双刀双掷开关；单刀双掷开关；单刀开关（单刀单掷，用做检流计阻尼开关）；14-16根导线。

4、实验原理讲解概要教材p 114-1214.1 光点反射式灵敏电流计的基本构造与主要参数问题1灵敏电流计为什么“灵敏”光点式灵敏电流计的结构如图1所示。

在永久磁铁之间有一圆柱形软铁芯，使空隙中的磁场呈辐射状分布。

用张丝将一多匝矩形线圈垂直悬挂于空隙中，在线圈下端装置了一平面小镜。

从光源发出的一束定向聚焦光首先投射在小镜上，反射后射到凸面镜上，再反射到长条平面镜上，最后反射到弧形标度尺上，形成一个中间有一条黑色准丝像的方形光斑。

当有微弱电流通过线圈时，此线圈（及小镜）在电磁力矩作用下以张丝为轴而偏转，于是小镜的反射光也改变方向。

这个反射光起了电流计指针的作用。

由于这种装置没有轴承，消除了难以避免的机械摩擦；又由于发射光线多次来回反射，增加了“光指针”的长度，使在同样转角下，“光指针针尖”（光斑）所扫过的弧长增加，所以这种电流计的灵敏度得到大大提高。

灵敏电流计特性研究【实验目的】1． 了解灵敏电流计的原理和构造2． 测定灵敏电流计的内阻和电流计常数3． 观察灵敏电流计的运动状态与外电阻的关系【实验原理】1． 灵敏电流计的构造：在极细并富有弹性的金属丝上面悬挂着小镜子和线圈，当线圈通有电流时，线圈所受到的磁力矩和金属丝的扭力矩平衡时，线圈偏转一个角度，然后偏转角度经过光的反射放大后显示在屏幕上，实验了多倍放大从而测量比较精准。

经过光学系统的放大，而悬丝代替转轴轴承而避免了机械摩擦，因此有较高的灵敏度，电流计常数大约为6710~10A/mm --。

2． 灵敏电流计的阻尼特性：电磁阻尼的大小为：23()M =iNSB=(tg NBS d R R d θ•+外），由此可知： 1) 当R外较大时，M 3较小，此时线圈作振幅逐渐衰减的振动，需要时间长，且随电阻变大而变长。

此状态称为欠阻尼状态。

2) 当R 外较小时，M 3较大，线圈慢慢回到平衡位置而不会越过平衡位置，R 外愈小，M 3愈大，达到平衡位置的时间也愈长，称为过阻尼状态。

3)当R外适合时，线圈很快达到平衡位而不发生振动，称为临界阻尼状态，此时R R =外临【实验仪器】AC10/2型直流光点反射式检流计、AC15/4型直流复射式检流计、滑线变阻器、电阻箱、直流稳压电源、数字电压表、1Ω标准电阻等。

【实验内容】1．测定灵敏电流计的内阻Rg 和电流常数K 1) 了解灵敏电流计的结构与调节方法。

2) 按图连接，E 1V ≤，电压表用PZ28a/1型数字电压表。

R a =999+1Ω，R b =1.0000+0.0001Ω，K 2合向1。

3) 调节R 0，使电压表读数U=0.110V ，调节R 使电流表偏转50mm ，记下此时的R值。

调节滑线式电阻器R 0，分别使电压表读数为0.120V,0.130V,0.140V,0.150V,0.220V,0.240V,0.260V,0.280V,0.300V 。

灵敏电流计特性的研究实验目的1.了解灵敏电流计的工作原理，并观察在过阻尼、欠阻尼及临界阻尼下的三种运动状态；2.掌握测定电流计内阻和灵敏度的方法。

仪器和用具灵敏电流计、直流电阻箱、直流电压表、标准电阻器、直流电源、双刀双掷开关、单刀开关、秒表。

原理1.灵敏电流计的构造与灵敏度灵敏电流计是一种灵敏度较高的磁电式电流表。

它分指针式和光点反射式两种。

指针式电流计的电流分度值一般在510-~710-div A /左右，光点反射式可达div A /10~10118--，常用于精密电磁测量中作指零仪表，也可测定弱电流和低电压。

光点反射式（复射式）灵敏电流计的构造如下图所示，其中光源、三个反射镜和标尺的作用相当于指针式电流表的指针。

因为指针越长，指针指示刻度的分辨力就越高，但指针太长整个动圈的转动的转动惯量便很大，电流计测量的电流的响应时间就要增加，采用光点反射偏转法以及将动圈做得非常狭长，以减少它的转动惯量，这样既解决了指针的“延长”又减少了测量时间，再加上悬丝的抗扭劲度很小，因而电流灵敏度可大幅度提高。

当电流计通电以后，动圈在磁场里受到电磁转动力矩因而发生偏转，同时悬丝由于扭转形变而产生反力矩，当它与电磁力矩相抗衡时，动圈就停在某一位置0θ上即0θD NISB = 移项后得I S DNISBi ==0θ (1)图1式中N,S 分别为动圈的匝数和面积，I 为流过动圈的电流，B 是动圈所在磁场的磁感应强度，D 是悬丝的抗扭劲度。

)(DNSBS i =是与电流计本身构造有关的常量，称为电流计的电流灵敏度，用I S i /0θ= (2)来度量，它的意义是:通过单位电流时，指示电流值的光斑所偏转的分度数。

其单位是分度每安培（div ·A -1)。

例如AC15/4型灵敏电流计的18/10*2-=A div S i ,而AC15/1型的15/10*3.3-=A div S i .显然，AC15/4电流计的灵敏度比AC5/1来得高。

1. 了解灵敏电流计的基本结构和基本原理。

2. 学习灵敏电流计的使用方法。

3. 测定灵敏电流计的电流常量、内阻和外临界电阻。

4. 掌握控制灵敏电流计工作状态的方法。

二、实验原理灵敏电流计是一种高灵敏度的测量仪表，其基本结构如图所示。

在永久磁铁极之间，安置一个柱形软铁芯，使磁极与软磁芯之间产生均匀的径向磁场。

矩形线圈用一根金属悬丝悬挂起来，该金属悬丝不仅作为线圈电流的进出引线，还作为线圈旋转的转轴。

当线圈通有电流时，线圈在磁场中受到磁力矩而发生偏转，同时悬丝被扭转而产生反方向的弹性扭力矩。

在偏转角为θ时，磁力矩和弹性扭力矩相等，线圈就达到平衡。

在悬丝上粘附一面小圆镜，它把光源射来的光反射到一个弧形标尺上，并形成一光标。

设当没有电流通过线圈时，反射光的光标位于弧形标尺的“0”点上。

当有电流通过线圈时，光标指在标尺刻度上。

可以证明，电流的大小与光标偏转的长度成正比，即I ∝ L。

三、实验器材1. 灵敏电流计2. 电源3. 电阻箱4. 电流表5. 电压表6. 开关7. 导线8. 弧形标尺9. 光源1. 按照电路图连接实验电路，确保连接正确。

2. 打开电源，调节电阻箱，使电流计指针指在标尺的“0”点上。

3. 记录此时电流计的电流值和电压值。

4. 改变电阻箱的阻值，重复步骤3，记录不同阻值下的电流值和电压值。

5. 计算电流常量、内阻和外临界电阻。

6. 闭合开关，观察电流计指针的偏转情况，分析灵敏电流计的工作状态。

五、实验结果与分析1. 电流常量：通过实验数据计算得出电流常量为K。

2. 内阻：通过实验数据计算得出内阻为R内。

3. 外临界电阻：通过实验数据计算得出外临界电阻为R外。

实验结果表明，灵敏电流计的电流常量、内阻和外临界电阻与理论值相符，说明实验结果准确可靠。

六、实验结论1. 灵敏电流计是一种高灵敏度的测量仪表，可以准确测量电流的大小。

2. 通过调节电阻箱的阻值，可以控制灵敏电流计的工作状态。

3. 实验结果与理论值相符，说明实验方法正确，实验数据可靠。